CN106663991A - 无刷雨刮电机 - Google Patents

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Abstract

在具有线圈(32b)的定子(32)的内侧旋转自如地设有转子(33)，将旋转轴(34)的轴向一端侧固定于转子(33)的轴心，在旋转轴(34)的轴向另一端侧设置蜗杆(35)，在旋转轴(34)的比蜗杆(35)更靠轴向一端侧和轴向另一端的位置分别设置第一、第二球轴承(36)、(37)，只通过第一、第二球轴承(36)、(37)而将旋转轴(34)支撑为旋转自如，并且，以第一轴承(36)的位置为基准，至第二球轴承(37)为止的轴向长度比至转子(33)为止的轴向长度更长。可以不用在旋转轴(34)的自由端部分设置整流子等，能够缩短旋转轴(34)并使自由端部分的惯性质量变小。省电地稳定动作的同时，提高静肃性。能够抑制电噪声的产生，还能免维护。

Description

无刷雨刮电机
技术领域
本发明涉及使设于挡风玻璃上的雨刮部件摆动的无刷雨刮电机。
背景技术
现有技术中，在汽车等车辆上搭载有擦拭附着于挡风玻璃上的雨水、尘埃等的雨刮装置。雨刮装置具备设于挡风玻璃上的雨刮部件和使该雨刮部件摆动的雨刮电机。于是，随着对设于车室内的雨刮开关进行开启操作，雨刮电机旋转，由此雨刮部件在挡风玻璃上摆动。由于雨刮电机设于被前围上板(cowl top panel)封住的狭窄的搭载空间等中，因此采用小型且可获得大的输出的带减速机构的电机。
关于搭载于车辆上的带减速机构的电机，例如具有专利文献1中记载的技术。专利文献1中记载的电动致动器(带减速机构的电机)包括：电机主体，其具备具有线圈的转子、电刷单元；以及减速机构，其具有蜗轮。减速机构具备齿轮箱，在齿轮箱中设有支撑电机轴的第一、第二滚珠轴承。由此，将电机轴的蜗杆部侧设为悬臂状态，实现了整个电动致动器的小型轻量化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2006-311654号公报(图1)
发明内容
发明要解决的技术问题
可是，雨刮电机搭载于轻型汽车到大型车辆这样的各种各样大小的车辆等中。为此，需要实现更进一步的小型轻量化来提高通用性。另外，在近年来的车辆等中，在位于雨刮电机附近的仪表板等的内侧设置有各种各样的控制设备。为此，必须尽可能地抑制在雨刮电机运行时所产生的电噪声以免导致控制设备误动作。
然而，根据上述专利文献1中记载的电动致动器，电机轴的转子侧处于未被任何支撑的状态，由此虽然实现了小型轻量化，但在电机轴的未被任何支撑的部分、也就是电机轴的自由端部分设有重量较沉的铁芯、线圈、进而整流子。因此，电机轴的自由端部分的惯性质量大，起因于此，不仅需要用于使电机轴旋转的大的驱动电流，而且一旦未高精度地缠绕线圈，则会在电机轴的自由端部分发生旋转晃动(ブレ)。进而，与具有电刷单元相应地，需要采用电噪声对策、小型轻量化有限。
本发明的目的在于，提供既可抑制电噪声的产生而省电地稳定动作、又能进一步实现小型轻量化的无刷雨刮电机。
用于解决技术问题的方案
在本发明的一方面中，涉及一种无刷雨刮电机，用于使雨刮部件摆动，包括：定子，具有线圈；转子，旋转自如地设于所述定子的内侧；旋转轴，轴向一端侧固定于所述转子的轴心；蜗杆，设于所述旋转轴的轴向另一端侧；壳体，收容所述蜗杆；第一轴承安装部和第二轴承安装部，设于所述壳体；第一轴承，设于所述旋转轴的比所述蜗杆更靠轴向一端侧的位置，并设于所述第一轴承安装部；以及第二轴承，设于所述旋转轴的比所述蜗杆更靠轴向另一端侧的位置，并设于所述第二轴承安装部，所述旋转轴只通过所述第一轴承以及所述第二轴承而被旋转自如地支撑，并以所述第一轴承的位置为基准，至所述第二轴承为止的轴向长度比至所述转子为止的轴向长度长。
在本发明的其它方面中，所述第一轴承为具有外环、内环以及钢球的球轴承，所述外环固定于所述第一轴承安装部，所述内环固定于所述旋转轴。
在本发明的其它方面中，所述第二轴承的外径尺寸被设为小于所述第一轴承安装部的贯通孔的内径尺寸，在组装所述无刷雨刮电机时，所述第二轴承通过所述第一轴承安装部。
在本发明的其它方面中，在所述第二轴承与所述第二轴承安装部之间、和所述第二轴承与所述旋转轴之间中的至少任一方形成有允许所述旋转轴向径向移动的间隙。
在本发明的其它方面中，在所述壳体上设有用于将所述第一轴承保持在所述壳体的规定位置的保持结构。
在本发明的其它方面中，在所述旋转轴的所述第一轴承与所述第二轴承之间设有用于检测所述旋转轴的旋转状态的传感器部件。
在本发明的其它方面中，在所述壳体上设有控制所述转子和所述旋转轴中的至少任一方的旋转的控制基板，在所述控制基板上设有与所述传感器部件相对并用于检测所述旋转轴的旋转状态的检测部件。
发明效果
根据本发明，在具有线圈的定子的内侧旋转自如地设有转子，将旋转轴的轴向一端侧固定于转子的轴心，在旋转轴的轴向另一端侧设置蜗杆，在旋转轴的比蜗杆更靠轴向一端侧和轴向另一端侧的位置分别设置第一、第二轴承，只通过第一、第二轴承而将旋转轴支撑为旋转自如，并且，以第一轴承的位置为基准，至第二轴承为止的轴向长度比至转子为止的轴向长度长。
由此，可以不用在旋转轴的不被任何支撑的自由端部分设置线圈、整流子等，因此，与现有技术相比，既能缩短旋转轴，又能减小旋转轴的自由端部分上的惯性质量。因此，能够比现有技术更省电地使旋转轴稳定地动作，能够实现静肃性的提高。并且，由于不具备整流子、电刷，从而既能抑制电噪声的产生而消除对控制设备带来坏的影响，并且又不需要更换电刷而能免维护。
附图说明
[图1]是示出具有本发明所涉及的无刷雨刮电机的雨刮装置的车辆搭载图。
[图2]是从电机部侧观察无刷雨刮电机的立体图。
[图3]是说明无刷雨刮电机的内部结构的截面图。
[图4]是示出转子单元的立体图。
[图5](a)是止动弹簧的立体图，(b)是止动弹簧的截面图。
[图6]是说明齿轮箱的详细结构的立体图。
[图7]是示出蜗轮单元的立体图。
[图8]是说明齿轮罩的详细结构的立体图。
[图9]是说明转子单元的组装工序(第一工序)的立体图。
[图10]是说明按压止动弹簧的夹具的立体图。
[图11]是说明蜗轮单元的组装工序(第二工序)以及齿轮罩的组装工序(第三工序)的立体图。
[图12]是说明实施方式二所涉及的无刷雨刮电机的壳体以及盖部件的立体图。
[图13]是实施方式三的无刷雨刮电机的对应于图9的说明图。
[图14]是沿着图13的无刷雨刮电机的旋转轴的轴向的局部截面图。
[图15]是实施方式四的无刷雨刮电机的对应于图14的说明图。
具体实施方式
下面，使用附图来对本发明的实施方式一进行详细说明。
图1示出了具有本发明所涉及的无刷雨刮电机的雨刮装置的车辆搭载图，图2示出了从电机部侧观察无刷雨刮电机的立体图，图3示出了说明无刷雨刮电机的内部结构的截面图，图4示出了转子单元的立体图，图5(a)示出了止动弹簧的立体图，图5(b)示出了止动弹簧的截面图，图6示出了说明齿轮箱的详细结构的立体图，图7示出了蜗轮单元的立体图，图8示出了说明齿轮罩的详细结构的立体图。
如图1所示，在汽车等车辆10上设有前挡风玻璃11。在车辆10中的前挡风玻璃11的前端部分搭载有雨刮装置12。通过对设于车室内的雨刮开关(未图示)进行开启操作而驱动该雨刮装置12，由此，擦拭附着于前挡风玻璃11上的雨水、尘埃等附着物(未图示)。
雨刮装置12包括：无刷雨刮电机20；将该无刷雨刮电机20的摆动运动传递至各枢轴13a、13b的动力传递机构14；以及基端侧分别固定于各枢轴13a、13b、而前端侧随着各枢轴13a、13b的摆动运动而在前挡风玻璃11上进行往复擦拭动作的一对雨刮部件15a、15b。
各雨刮部件15a、15b分别对应于驾驶座侧及副驾驶座侧而设置。各雨刮部件15a、15b分别由雨刮臂16a、16b和安装于各雨刮臂16a、16b上的雨刮片17a、17b构成。
于是，通过旋转驱动无刷雨刮电机20，从而无刷雨刮电机20的摆动运动经由动力传递机构14而传递至各枢轴13a、13b。由此，各枢轴13a、13b被摆动驱动。按这种方式，无刷雨刮电机20的驱动力传递至各雨刮部件15a、15b，通过各雨刮片17a、17b来擦拭附着于前挡风玻璃11的各擦拭范围11a、11b内的附着物。
如图2以及图3所示，无刷雨刮电机20具备电动机部30以及齿轮部40。电动机部30与齿轮部40通过一对固定螺丝21而彼此连结。在此，在电动机部30与齿轮部40之间设有O型环等密封件(未图示)，由此防止雨水等进入无刷雨刮电机20的内部。
电动机部30具备通过对钢板进行深拉加工(冲压加工)等而形成为有底筒状的电动机壳31。电动机壳31具有：筒状主体部31a、筒状主体部31a的轴向一端侧的底部31b、以及筒状主体部31a的轴向另一端侧的凸缘部31c。
底部31b形成为大致圆板状，封闭筒状主体部31a的轴向一端侧。凸缘部31c是通过将筒状主体部31a的轴向另一端侧的一部分向径向外侧折弯而形成的，在凸缘部31c的径向内侧形成有开口部31d。并且，凸缘部31c与齿轮箱41的凸缘部43f对接，连结电动机部30与齿轮部40的一对固定螺丝21贯通凸缘部31c。
在形成电动机壳31的筒状主体部31a的径向内侧固定有作为固定体的定子32。定子32通过层叠由磁性体构成的多个钢板(未图示)而形成为大致圆筒形，该定子32的外周部分通过粘接剂等(未图示)而牢固地固定于筒状主体部31a。
在定子32的轴向两侧设有作为绝缘体的树脂制的绕线管32a。U相、V相、W相(三相)的线圈32b以规定的圈数绕装在该绕线管32a上。这些U相、V相、W相的线圈32b的端部(未图示)以星形接法(Y接法)的绕线方式电连接。不过，作为各线圈32b的接法，不局限于星形接法，例如也可以是三角形接法(三角接法)等其它接法。
而且，在规定的定时从由安装于齿轮罩60内侧的控制基板70的开关元件构成的电子部件EP向各个线圈32b各自供给驱动电流。由此，定子32产生电磁力，位于该定子32内侧的转子33在规定的旋转方向上以规定的驱动扭矩被旋转驱动。
在定子32的内侧，隔着规定的间隙(气隙)旋转自如地设有作为旋转体的转子33。转子33通过层叠作为磁性体的多个钢板(未图示)而形成为大致圆柱形状。如图4所示，在转子33的径向外侧的表面安装有横截面形状形成为大致圆弧形状的多个(四个)永磁体33a。
多个永磁体33a以沿着转子33的周向极性交替排列的方式等间隔(90度间隔)地配置。这样，无刷雨刮电机20成为在转子33的表面安装有多个永磁体33a的SPM(SurfacePermanent Magnet，表面式永磁)结构的无刷电机。不过，不局限于SPM结构的无刷电机，也可以是将多个永磁体埋入转子33的IPM(Interior Permanent Magnet，内置式永磁)结构的无刷电机。
如图3以及图4所示，旋转轴34的轴向一端侧(图3中左侧)固定在转子33的轴心。在旋转轴34的轴向另一端侧(图3中右侧)通过螺旋滚压加工等而一体地设有具备螺旋状的齿部35a的蜗杆35。在此，旋转轴34的比蜗杆35更靠轴向一端侧的部分成为直径尺寸d1的大直径部34a，旋转轴34的比蜗杆35更靠轴向另一端侧的部分成为直径尺寸d2的小直径部34b(d1＞d2)。
在大直径部34a的靠蜗杆35的部位设有作为第一轴承的第一球轴承(滚珠轴承)36。第一球轴承36由外环36a和内环36b、以及外环36a与内环36b之间的多个钢球36c形成，外环36a和内环36b由钢材构成。而且，内环36b通过扣环、铆接(カシメ)等固定手段(未图示)固定于大直径部34a，外环36a设于齿轮箱41的第一轴承安装部43d内。
在此，第一球轴承36被环状的止动弹簧38(参照图5)按压而固定于第一轴承安装部43d。另外，止动弹簧38通过压入而被固定于齿轮箱41的弹簧收容部43h。
这样，通过将第一球轴承36固定于第一轴承安装部43d，从而旋转轴34不能向轴向移动。因此，在电动机壳31以及齿轮箱41的内侧，旋转轴34能够在轴向上无晃动地、进而顺畅地旋转。
需要注意的是，齿轮箱41中的第一轴承安装部43d和弹簧收容部43h、以及压入弹簧收容部43h中的止动弹簧38构成了本发明中的保持结构。也就是说，第一轴承安装部43d、弹簧收容部43h以及止动弹簧38分别协作地将第一球轴承36保持在齿轮箱41的规定位置(第一轴承安装部43d存在的位置)。
在小直径部34b上设有作为第二轴承的第二球轴承(滚珠轴承)37。第二球轴承37与第一球轴承36同样地由外环37a和内环37b、以及外环37a与内环37b之间的多个钢球37c形成，而外环37a和内环37b由钢材构成。而且，内环37b通过压入等而固定于小直径部34b，外环37a隔着规定的余隙(间隙)CL而设于齿轮箱41的第二轴承安装部43b内。
在此，以沿着旋转轴34的轴向的固定有第一球轴承36的位置为基准，从第一球轴承36至第二球轴承37为止的轴向长度L1(参照图10)设定得比从第一球轴承36至转子33为止的轴向长度L2(参照图10)长(L1＞L2)。
另外，第二球轴承37是比第一球轴承36小型的球轴承，第二球轴承37的外径尺寸d3比第一轴承安装部43d的贯通孔43e的内径尺寸d4小(d3＜d4)。由此，在组装无刷雨刮电机20时，固定于了小直径部34b的第二球轴承37从图3中左侧通过第一轴承安装部43d的贯通孔43e，从而能够容易地将第二球轴承37配置于第二轴承安装部43b内。
进而，在第二球轴承37与第二轴承安装部43b之间设有余隙CL。由此，在大的负荷施加于了无刷雨刮电机20的状态下动作时(在降雪时等动作时)，由于蜗轮45与蜗杆35的啮合反作用力，旋转轴34的轴向另一端侧挠曲，使第二球轴承37与第二轴承安装部43b接触。通过像这样地设置余隙CL，从而允许旋转轴34向径向移动一些。需要注意的是，该余隙CL还具有吸收构成零部件的尺寸误差的功能。
而且，在对无刷雨刮电机20的负荷小的通常动作时，旋转轴34通过第一球轴承36而被旋转自如地支撑。也就是说，在无刷雨刮电机20的通常动作时，旋转轴34的支撑部分为第一球轴承36的部位的一处，能够使旋转轴34更顺畅地旋转。另一方面，第二球轴承37在对无刷雨刮电机20的负荷大时从径向支撑旋转轴34。为此，第二球轴承37为比第一球轴承36小型的球轴承即可充分地实现功能。
在沿着大直径部34a的轴向的蜗杆35与第一球轴承36之间、也就是在旋转轴34的第一球轴承36与第二球轴承37之间设有用于检测旋转轴34的旋转状态(旋转方向、转速等)的第一传感器磁铁(传感器部件)MG1。第一传感器磁铁MG1形成为环状，与旋转轴34一起旋转。第一传感器磁铁MG1在其周向上极性(未图示)交替出现。
如图5所示，通过压入而被固定于齿轮箱41的弹簧收容部43h中的止动弹簧38通过对钢板进行冲压加工等而形成为大致圆板状。在止动弹簧38的中心部分设有旋转轴34的大直径部34a贯通的贯通孔38a。需要注意的是，止动弹簧38在组装图4所示的转子单元RU时被装入转子33与第一球轴承36之间。
在止动弹簧38的径向外侧的部位一体地设有弹性变形部38b。该弹性变形部38b沿止动弹簧38的整周而设置，如图5(b)所示，截面形成为大致S字形状。弹性变形部38b的外径尺寸、也就是止动弹簧38的外径尺寸是比弹簧收容部43h的内径尺寸大一些的尺寸。由此，止动弹簧38通过压入而被固定于弹簧收容部43h内。
在止动弹簧38的贯通孔38a与弹性变形部38b之间形成有环状的外环抑制突起38c。该外环抑制突起38c的突出方向为与弹性变形部38b的突出方向相反的方向。具体而言，外环抑制突起38c的突出方向为存在第一球轴承36的方向，弹性变形部38b的突出方向为存在转子33的方向。
如图3所示，外环抑制突起38c抵接于第一球轴承36的外环36a。由此，通过将止动弹簧38压入弹簧收容部43h内，从而第一球轴承36被定位于第一轴承安装部43d且被牢固地固定。
在止动弹簧38的外环抑制突起38c与弹性变形部38b之间形成有环状的被按压部38d。在将转子单元RU(参照图4)组装于齿轮箱41时，组装夹具80的按压部81b(参照图10)的前端部分抵接于该被按压部38d。需要注意的是，被按压部38d面向弹性变形部38b的突出方向。
齿轮部40具备通过对铝材料进行铸造加工等而形成为有底的大致浴盆形状的齿轮箱(壳体)41。如图6所示，齿轮箱41具有底部42、侧壁部43以及开口部44。在底部42上一体地设有向齿轮箱41的外部(图中下侧)突出的毂(boss)部42a。
在侧壁部43上一体地设有向毂部42a侧突出的三个安装脚43a(图示中只示出两个)。在这些安装脚43a上分别安装有橡胶衬套RB。由此，在将无刷雨刮电机20安装于了车辆10(参照图1)上时，无刷雨刮电机20的振动不易传递至车辆10。另外，与之相反，车辆10的振动也不易传递至无刷雨刮电机20。
在侧壁部43上的齿轮箱41的内部侧一体地设有形成为大致圆筒形的第二轴承安装部43b。如上所述，第二球轴承37隔着规定的余隙CL(参照图3)而配置于该第二轴承安装部43b内。
在侧壁部43上的齿轮箱41的外部侧且与第二轴承安装部43b相对的部位一体地设有供电动机部30(参照图3)固定的电动机固定部43c。电动机固定部43c形成为大致有底筒状，在该电动机固定部43c的底部侧(图6的纸面里侧)一体地设有第一轴承安装部43d。另外，在第一轴承安装部43d的轴心设有供旋转轴34贯通的贯通孔43e。
在沿着电动机固定部43c的轴向的与第一轴承安装部43d侧相反一侧的开口部侧(图6的纸面近前侧)一体地设有与电动机壳31的凸缘部31c(参照图2)对接的凸缘部43f。而且，在凸缘部43f上设有内螺纹部43g，内螺纹部43g与连结电动机部30与齿轮部40的一对固定螺丝21(参照图2)螺纹连接。
在沿电动机固定部43c的轴向的第一轴承安装部43d与凸缘部43f之间形成较大的死区DS(デッドスペース)。在该死区DS中设有形成为大致圆筒形的弹簧收容部43h。弹簧收容部43h的内径尺寸比第一轴承安装部43d的内径尺寸大，上述的止动弹簧38(参照图5)通过压入而被固定于其内部。这样，通过将止动弹簧38配置于齿轮箱41的外部的死区DS而非配置于齿轮箱41的内部，从而实现了齿轮箱41的小型化。
如图3以及图7所示，蜗轮45与蜗杆35一起旋转自如地收容在齿轮箱41内。蜗轮45例如通过POM(聚甲醛)塑料等而形成为大致圆板状，在其外周部分形成有齿轮齿45a。于是，蜗杆35的齿部35a(参照图4)与蜗轮45的齿轮齿45a啮合。蜗轮45及蜗杆35形成减速机构SD。
输出轴46的基端侧固定于蜗轮45的轴心，该输出轴46被齿轮箱41的毂部42a支撑为旋转自如。输出轴46的前端侧延伸至齿轮箱41的外部，在输出轴46的前端部分固定动力传递机构14(参照图1)。由此，旋转轴34的旋转速度被减速机构SD减速，被减速并高扭矩化的输出从输出轴46传递至动力传递机构14。因此，各雨刮部件15a、15b(参照图1)进行摆动。这样，减速机构SD将转子33的旋转经由动力传递机构14传递至各雨刮部件15a、15b。
在此，在沿着蜗轮45的轴向的与输出轴46侧相反的一侧(图7中上侧)设有用于检测输出轴46的位置信息、也就是各雨刮部件15a、15b的位置信息的第二传感器磁铁MG2。第二传感器磁铁MG2固定于蜗轮45的旋转中心，与蜗轮45一起旋转。在第二传感器磁铁MG2中，也是在其周向上极性交替地出现(未图示)。
需要注意的是，图7所示的蜗轮单元WU、即由蜗轮45、输出轴46以及第二传感器磁铁MG2构成的组装体在无刷雨刮电机20的组装时与图4所示的转子单元RU一起在另外的组装工序中被预先组装。
如图3以及图8所示，齿轮箱41的开口部44(参照图6)被由塑料等构成的齿轮罩(壳体)60密闭。齿轮罩60通过三个固定螺丝61(参照图2)而固定于齿轮箱41。在齿轮罩60的内侧固定有控制转子33(旋转轴34)的旋转的控制基板70。经由与设于齿轮罩60上的连接器连接部62连接的车辆10侧的外部连接器(未图示)，车载电池(未图示)以及雨刮开关与控制基板70电连接。
在控制基板70上安装有用于检测旋转轴34的旋转状态(旋转方向、转速等)的第一旋转检测传感器(检测部件)71。在此，作为第一旋转检测传感器71，使用检测磁场的霍尔传感器(霍尔IC)等。第一旋转检测传感器71与固定于旋转轴34上的第一传感器磁铁MG1相对。由此，随着第一传感器磁铁MG1的旋转，从第一旋转检测传感器71中输出脉冲信号。
然后，安装在控制基板70上的CPU(未图示)监控来自第一旋转检测传感器71的脉冲信号。由此，CPU掌握旋转轴34的动作状态(旋转方向、转速等)来旋转驱动无刷雨刮电机20。
另外，在控制基板70上安装有用于检测输出轴46的位置信息的第二旋转检测传感器72。在此，作为第二旋转检测传感器72，使用采用了磁阻效应元件(MR元件)的MR传感器等。第二旋转检测传感器72与固定于蜗轮45上的第二传感器磁铁MG2(参照图7)相对。由此，随着第二传感器磁铁MG2的旋转，从第二旋转检测传感器72中输出连续性(线性)变化的电压信号。
然后，安装在控制基板70上的CPU监控来自第二旋转检测传感器72的电压信号。由此，CPU掌握各雨刮片17a、17b(参照图1)的位置信息来旋转驱动无刷雨刮电机20。
在此，如图3所示，在控制基板70与减速机构SD之间设有塑料制的隔板73。该隔板73防止涂布于减速机构SD的润滑油飞溅至控制基板70。
接下来，使用附图详细说明如以上那样形成的无刷雨刮电机20的组装步骤。
图9示出了说明转子单元的组装工序(第一工序)的立体图，图10示出了说明按压止动弹簧的夹具的立体图，图11示出了说明蜗轮单元的组装工序(第二工序)以及齿轮罩的组装工序(第三工序)的立体图。
在此，在将转子单元RU组装于齿轮箱41时，使用图10所示那样的组装夹具80。下面，在说明无刷雨刮电机20的组装工序之前，对组装夹具80的结构进行详细说明。
组装夹具80在将转子单元RU的止动弹簧38压入齿轮箱41的弹簧收容部43h(参照图6)时使用。组装夹具80具备覆盖形成转子33的四个永磁体33a的周围的三个包覆部件81。另外，具备在整合成一个的状态下保持这些包覆部件81的保持筒82。
包覆部件81具有横截面形成为大致圆弧状并覆盖永磁体33a的周围的包覆主体81a。另外，在包覆主体81a的长边方向一端侧(图10中右侧)设有横截面形成为大致圆弧状、且曲率半径小于包覆主体81a的曲率半径的按压部81b。在此，包覆主体81a的内径尺寸大致等于永磁体33a的外径尺寸。另一方面，按压部81b的直径尺寸大致等于止动弹簧38的被按压部38d(参照图5)的直径尺寸。由此，按压部81b的前端部分与被按压部38d面接触。
[第一工序]
首先，如图9所示，准备在另外的制造工序中铸造成形的齿轮箱41，并准备在另外的组装工序中组装好的转子单元RU。然后，使转子单元RU的第二球轴承37侧面向齿轮箱41的电动机固定部43c的开口部侧。接着，如图9的箭头(1)所示，使转子单元RU以接近电动机固定部43c的方式移动。由此，第二球轴承37通过第一轴承安装部43d的贯通孔43e。然后，当进一步将转子单元RU插入贯通孔43e中时，蜗杆35通过贯通孔43e，并且，第一球轴承36逐渐安装至第一轴承安装部43d。
接着，如图10的箭头(2)所示，将三个包覆部件81配置在转子33的各永磁体33a的周围。由此，转子33的各永磁体33a被各包覆部件81包覆。然后，在各永磁体33a被各包覆部件81包覆的状态下，如图10的箭头(3)所示，将保持筒82安装于各包覆部件81的外周部分。由此，各包覆部件81被整合成一个，并且按压部81b的前端部分与止动弹簧38的被按压部38d(参照图5)相对。
然后，通过以规定压力向图9的箭头(1)的方向按压组装夹具80，从而止动弹簧38的弹性变形部38b(参照图5)边向径向内侧弹性变形的同时，边被压入齿轮箱41的弹簧收容部43h中。此时，第二球轴承37如图3所示，隔着规定的余隙CL而被配置于齿轮箱41的第二轴承安装部43b内。在此，由于在第二球轴承37与第二轴承安装部43b之间设置有余隙CL，因而能够容易地进行转子单元RU相对于齿轮箱41的调芯操作、即定中心操作。
在将止动弹簧38压入弹簧收容部43h之后，拆分组装夹具80，将组装夹具80从转子单元RU上卸下。具体而言，将保持筒82从各包覆部件81上卸下，然后，从转子单元RU上卸下可分离的各包覆部件81。
[第二工序]
接下来，如图11所示，准备在另外的组装工序中组装好的蜗轮单元WU。然后，如图11的箭头(4)所示，从齿轮箱41的开口部44将蜗轮单元WU的输出轴46的前端侧插入毂部42a中。由此，蜗轮单元WU收容在齿轮箱41内。此时，使蜗轮单元WU以输出轴46为中心在正反方向上摆动，由此，使蜗轮45的齿轮齿45a与蜗杆35的齿部35a啮合。
[第三工序]
接下来，准备在另外的组装工序中组装有控制基板70(参照图8)以及隔板73的齿轮罩60。然后，如图11的箭头(5)所示，使齿轮罩60的隔板73侧面向齿轮箱41的开口部44而使齿轮罩60以接近齿轮箱41的方式移动。此时，要做到齿轮罩60的连接器连接部62朝向转子单元RU的转子33侧。之后，通过螺丝刀等紧固工具(未图示)拧入各固定螺丝61(参照图2)，将齿轮罩60固定在齿轮箱41上。由此，齿轮罩60被固定在齿轮箱41上，完成无刷雨刮电机20的组装。
如以上所详细说明的，根据本实施方式所涉及的无刷雨刮电机20，在具有线圈32b的定子32的内侧旋转自如地设有转子33，将旋转轴34的轴向一端侧固定于转子33的轴心，在旋转轴34的轴向另一端侧设置蜗杆35，并在旋转轴34的比蜗杆35更靠轴向一端侧和轴向另一端侧的位置分别设置第一球轴承36和第二球轴承37，只通过第一球轴承36和第二球轴承37来支撑旋转轴34并使其旋转自如。
由此，在旋转轴34的不被任何支撑的自由端部分不设置线圈、整流子等也可，因此，与现有技术相比，既能够缩短旋转轴34，又能够使旋转轴34的自由端部分上的惯性质量减小。因此，能够比现有技术省电地使旋转轴34稳定地动作，能够实现静肃性的提高。并且，由于不具备整流子、电刷，因此既能抑制电噪声的产生而消除对控制设备带来坏的影响，又不需要更换电刷，能够免维护。
接着，使用附图来对本发明的实施方式二进行详细说明。需要注意的是，对具有与上述实施方式一同样的功能的部分标以相同的符号，并省略其详细的说明。
图12示出了说明实施方式二所涉及的无刷雨刮电机的壳体以及盖部件的立体图。
在上述实施方式一中，如图3所示，使电动机部30与齿轮部40为分体而分别连结电动机壳31与齿轮箱41。与此相反，在实施方式二所涉及的无刷雨刮电机90中，如图12所示，采用了电动机壳部92与齿轮箱部93一体化的壳体91。
具体而言，壳体91通过对铝材料进行铸造加工等而形成为规定形状，齿轮箱部93形成为与实施方式一的齿轮箱41(参照图6)大致同样的形状。因此，省略齿轮箱部93的详细说明。
另一方面，电动机壳部92包括具有小直径部94a及大直径部94b的圆筒主体部94。在该圆筒主体部94的内部旋转自如地收容图4所示的转子单元RU，圆筒主体部94的沿着旋转轴34(参照图3)的轴向的尺寸为与实施方式一的电动机壳31(参照图3)的沿着旋转轴34的轴向的尺寸大致相等的尺寸。因此，实施方式二所涉及的无刷雨刮电机90与实施方式一相比并没有大型化。
小直径部94a配置于沿着圆筒主体部94的轴向的弹簧收容部43h侧，大直径部94b配置于沿着圆筒主体部94的轴向的开口部95侧。而且，在圆筒主体部94的径向内侧且小直径部94a与大直径部94b之间设有阶梯部94c。另外，在大直径部94b的开口部95侧设有向圆筒主体部94的径向外侧膨出的、供盖部件96安装的盖安装用凸缘部94d。
定子32的轴向另一端侧(图3中右侧)抵接于阶梯部94c。也就是说，阶梯部94c进行定子32相对于圆筒主体部94的轴向的定位。另外，在盖安装用凸缘部94d的周围以向该盖安装用凸缘部94d的径向外侧突出的方式形成有三个内螺纹部94e。这些内螺纹部94e沿着盖安装用凸缘部94d的周向等间隔(120度间隔)地配置，分别与固定螺丝97螺纹连接。
在圆筒主体部94的径向外侧一体地设有凹凸形状的多个冷却翅片98。多个冷却翅片98增加圆筒主体部94的外侧的表面积，使圆筒主体部94的外侧的许多部位接触外部空气，从而提高圆筒主体部94的散热性。冷却翅片98设置成在圆筒主体部94的轴向上并列配置多个、且在圆筒主体部94的周向上延伸。
在此，多个冷却翅片98配置于沿着圆筒主体部94的周向的输出轴46侧(图中下侧)以及齿轮罩60侧(图中上侧)两处(图示中只示出一方)。也就是说，多个冷却翅片98未沿圆筒主体部94的整周设置。由此，确保了电动机壳部92上的充分的散热性和足够的强度。不过，根据无刷雨刮电机的规格(额定输出功率等)，也可以沿圆筒主体部94的整周设置冷却翅片。通过将冷却翅片设于圆筒主体部94的整周，能使铸造加工时熔融的铝材料的流动性提高，进而能够实现生产性的提高。另外，与局部地设置冷却翅片的情况相比，能够使电动机壳部92的冷却性提高，进而在雨水附着于了圆筒主体部94的情况下，能够使该雨水变得易于流动。
在圆筒主体部94的开口部95处安装盖部件96。该盖部件96由塑料等形成为大致圆板状，并具备底壁部96a和环状安装部96b。在底壁部96a的中心部分设有向圆筒主体部94侧凹陷的凹部96c。该凹部96c具有提高盖部件96的刚性的功能、以及在无刷雨刮电机90动作时抑制底壁部96a共振并防止产生异音的功能。
在环状安装部96b的径向内侧设有环状的定子抵接部(未图示)，该定子抵接部抵接于定子32的轴向一端侧(图3中左侧)。也就是说，在将定子32组装于圆筒主体部94上时，盖部件96与阶梯部94c一起进行定子32相对于圆筒主体部94的轴向的定位。需要注意的是，在无刷雨刮电机90动作时，由于不向定子32施加在轴向上移动这样大的负荷，因此盖部件96不会从圆筒主体部94上脱离。
在环状安装部96b的径向外侧，以向该环状安装部96b的径向外侧突出的方式形成有三个螺丝固定部96e。这些螺丝固定部96e沿着环状安装部96b的周向等间隔(120度间隔)地配置，分别供固定螺丝97插入贯通。各固定螺丝97用于将盖部件96固定在圆筒主体部94上，与各内螺纹部94e螺纹连接。
在如以上那样形成的实施方式二所涉及的无刷雨刮电机90中，也能够发挥与上述实施方式一同样的作用效果。除此以外，在实施方式二中，由于将电动机壳部92与齿轮箱部93一体化并使壳体91为铝材料，因而能够将定子32产生的热高效地散热至外部。并且，由于设置了多个冷却翅片98，因此能够使散热性进一步提高。因此，与实施方式一相比，能够实现提高了耐热强度的无刷雨刮电机90。
进而，由于通过铸造加工等而将电动机壳部92和齿轮箱部93一体成形，因而无需单独地制造电动机壳部92和齿轮箱部93。另外，不需要用于成形电动机壳31(参照图3)的冲压加工等，进而能够使壳体91的加工性提高。
接着，使用附图来对本发明的实施方式三进行详细说明。需要注意的是，对具有与上述实施方式一同样的功能的部分标以相同的符号，并省略其详细的说明。
图13示出了实施方式三的无刷雨刮电机的对应于图9的说明图，图14示出了沿着图13的无刷雨刮电机的旋转轴的轴向的局部截面图。
如图13以及图14所示，实施方式三所涉及的无刷雨刮电机100在转子单元101的结构和该转子单元101组装于齿轮箱(壳体)102的组装步骤上不同。具体而言，在实施方式一中，如图9所示，将环状的止动弹簧38预先一体地设于转子单元RU，之后，边将第一球轴承36安装于第一轴承安装部43d，边将止动弹簧38压入弹簧收容部43h中，从而将转子单元RU固定在齿轮箱41上。
与此相对地，在实施方式三中，如图13以及图14所示，使用与转子单元101分体的止动器部件103来将第一球轴承36固定于第一轴承安装部43d。在此，止动器部件103通过压入而被固定在设于齿轮箱102的第一轴承安装部43d附近的止动器部件安装部104。需要注意的是，第一轴承安装部43d和止动器部件安装部104以及被压入止动器部件安装部104的止动器部件103构成了本发明中的保持结构。
止动器部件103通过对钢板进行冲压加工等而形成为大致U字形状。止动器部件103具有插入止动器部件安装部104的一对轴承按压部103a。在一对轴承按压部103a之间设有避免与旋转轴34的干涉的缺口部103b。另外，在止动器部件103上设有将各轴承按压部103a插入止动器部件安装部104时被按压夹具(未图示)按住的夹具抵接部(治具当て部)103c。该夹具抵接部103c的延伸方向朝着与各轴承按压部103a的延伸方向大致成直角的方向。
于是，在将转子单元101组装在齿轮箱102上时，首先，如图13的箭头(8)所示，使转子单元101的蜗杆35一侧面向齿轮箱102的凸缘部43f而将蜗杆35插入贯通至第一轴承安装部43d。接着，边将第一传感器磁铁MG1插入贯通至第一轴承安装部43d，边将第一球轴承36的外环36a(参照图3)安装至第一轴承安装部43d。然后，如图13的双点划线箭头(9)所示，从与旋转轴34的轴向交叉的方向使止动器部件103面向止动器部件安装部104。然后，边使按压夹具抵到夹具抵接部103c，边朝着止动器部件安装部104按压止动器部件103。由此，如图14所示，第一球轴承36被夹持在沿着旋转轴34的轴向的第一轴承安装部43d与止动器部件103之间，进而完成转子单元101在齿轮箱102上的组装。
接着，如图13的箭头(10)所示，将输出轴46(参照图7)的前端侧从齿轮箱102的内侧插入毂部52a(参照图6)。此时，使蜗轮45在正反旋转方向上摆动而使齿轮齿45a与齿部35a啮合。由此，蜗轮45收容在齿轮箱102的标准位置。按这种方式，由蜗杆35及蜗轮45构成的减速机构SD收容在齿轮箱102的内侧。
在如以上那样形成的实施方式三中，也能够发挥与实施方式一同样的作用效果。除此以外，在实施方式三中，由于从与旋转轴34的轴向交叉的方向将止动器部件103安装至止动器部件安装部104，因而在减速机构SD动作时，即使有大的轴力作用于旋转轴34时，也能够可靠地防止旋转轴34向轴向移动、晃动。不过，也能够将实施方式三的保持结构应用于实施方式二的无刷雨刮电机90(参照图12)。
接着，使用附图来对本发明的实施方式四进行详细说明。需要注意的是，对与上述实施方式三具有同样功能的部分标以相同的符号，并省略其详细的说明。
图15示出了实施方式四的无刷雨刮电机的对应于图14的说明图。
如图15所示，实施方式四所涉及的无刷雨刮电机110在将安装于了旋转轴34上的第二球轴承37压入齿轮箱102的第二轴承安装部43b进行固定这一点、以及将定子32的沿着轴向的一部分压入齿轮箱102的存在凸缘部43f的部分的径向内侧进行固定这一点上是不同的。
在无刷雨刮电机110中，第二轴承安装部43b与第一轴承安装部43d配置于同轴上，并且第二球轴承37在第二轴承安装部43b内不会晃动。因此，在无刷雨刮电机110动作时，即使齿部35a发生了轴偏移，旋转轴34也能够顺畅地旋转，进而能够实现无刷雨刮电机110的更进一步的低噪音化。
另外，无刷雨刮电机110是内转子型的无刷电机，在转子33的周边不具备电刷、整流子、甚至线圈。因此，既能够使旋转轴34的轴长L变短，又能够将第一球轴承36固定于旋转轴34的沿着轴向的大致中央部分。因此，不在沿着旋转轴34的轴向的转子33侧设置轴承也可。由此，无刷雨刮电机110的旋转轴34成为悬臂结构。需要注意的是，这样的悬臂结构在上述的实施方式1～3中也是同样。
在此，通常，在转子相对于旋转轴的固定上，为了缩短转子向旋转轴的压入长度，采用如下的固定方法：即、在旋转轴的沿着轴向的规定部位局部地形成在旋转轴的外周向径向外侧突出的突起部件(knurl：滚花)，将转子压入到该突起部件。对此，在无刷雨刮电机110中，由于在旋转轴34的转子33侧没有轴承，因此该部分上的旋转轴34从转子33的突出量P小。因此，转子33向旋转轴34的压入长度短，从而只需单纯地将转子33压入旋转轴34即可固定。通过如此地设置，能够省略用于加工突起部件的工序、且能够提高转子33相对于旋转轴34的同轴度。
在齿轮箱102的存在凸缘部43f的部分的径向内侧设有定子固定部111。定子32的沿着轴向的大致一半通过压入而固定于该定子固定部111。需要注意的是，第一球轴承36的直径尺寸D1设为第二球轴承37的直径尺寸D2的1.5倍以上的大小(D1＞1.5×D2)，定子32的直径尺寸D3设为第一球轴承36的直径尺寸D1的2倍以上的大小(D3＞2×D1)。于是，定子32、第一球轴承36以及第二球轴承37分别配置在同轴上。
在此，第二轴承安装部43b、第一轴承安装部43d以及定子固定部111在切削加工齿轮箱102的内侧时保持同轴度地高精度地成形。具体而言，将作为加工对象的齿轮箱102夹在卡盘装置(未图示)上，在该状态下，通过钻削加工使第二轴承安装部43b、第一轴承安装部43d以及定子固定部111依次成形。因此，第二轴承安装部43b、第一轴承安装部43d以及定子固定部111分别高精度地配置于同轴上。由此，转子33与定子32的同轴度得以高精度的确保，并能在不使转子33的外周与定子32的内周接触的状态下缩小转子33的外周与定子32的内周之间的余隙，实现高效率的无刷雨刮电机110。
不过，也可以通过压入将第一球轴承36固定于第一轴承安装部43d，在这种情况下，旋转轴34(转子33)与定子32的同轴度进一步提高。另外，如果是可充分地获得第二轴承安装部43b、第一轴承安装部43d以及定子固定部111的同轴度的话，也可以不将定子32压入定子固定部111而是以限制彼此的相对旋转的方式进行插接(spigot)卡合。在这种情况下，能够抑制压入时的削屑(铁粉等)的产生。
在如以上那样形成的实施方式四中，除上述的各种作用效果以外，也能够发挥与实施方式三同样的作用效果。
本发明并不限定于上述各实施方式，可在不脱离其宗旨的范围内进行各种变更，这一点毋庸讳言。在实施方式1～3中，示出了在第二球轴承37与第二轴承安装部43b之间设有允许旋转轴34向径向移动的余隙CL的例子。本发明不局限于此，也可以在第二球轴承37与旋转轴34之间设置允许旋转轴34向径向移动的余隙CL。这种情况下，在将转子单元RU、101组装至齿轮箱41、102之前预先将第二球轴承37装入第二轴承安装部43b。
另外，在上述各实施方式中，虽然示出了采用第二球轴承37作为第二轴承的例子，但本发明不局限于此，也能够采用不具备外环、内环以及钢球的所谓金属轴承作为第二轴承。在这种情况下，能够抑制部件成本、且能够使整个无刷雨刮电机轻量化。
进而，在上述各实施方式中，虽然示出了具备动力传递机构14的雨刮装置12，但本发明不局限于此，也可以在将无刷雨刮电机20、90、100、110的摆动运动传递至各枢轴13a、13b的过程中不具备动力传递机构14。在这种情况下，为了将动力传递至各枢轴13a、13b，分别具备对应于各枢轴13a、13b的无刷雨刮电机。
另外，在上述实施方式二中，虽然示出了盖部件96由塑料等形成的例子，但本发明不局限于此，也可以由例如铁、铝、合成树脂等其它材料形成盖部件，其材质并不受限制。进而，作为将盖部件96固定于圆筒主体部94的结构，虽然示出了三个螺丝固定部96e，但本发明不局限于此，螺丝固定部96e的个数并不受限制。另外，作为将盖部件96固定于圆筒主体部94的结构，虽然示出了三个螺丝固定部96e，但本发明不局限于此，例如也可以是通过卡合爪的卡合以单触式将盖部件96固定于圆筒主体部94的结构、通过使盖部件本身与开口部螺纹连接而固定的结构、通过轻压入而固定的结构等，并不限定于通过螺丝来固定的结构。进而，保持盖部件与圆筒主体部之间的气密性即可。
另外，在上述各实施方式中，虽然示出了将无刷雨刮电机20、90、100、110应用于擦拭车辆10的前挡风玻璃11的雨刮装置12的驱动源的例子，但本发明不局限于此，也能够应用于车辆的后雨刮装置的驱动源、铁路车辆、船舶或建设机械等的雨刮装置的驱动源。
工业适用性
无刷雨刮电机被用作搭载于汽车等车辆上的雨刮装置的驱动源，用于摆动驱动雨刮臂来擦拭附着于挡风玻璃上的雨水等。

Claims (7)

1.一种无刷雨刮电机，用于使雨刮部件摆动，包括：
定子，具有线圈；
转子，旋转自如地设于所述定子的内侧；
旋转轴，轴向一端侧固定于所述转子的轴心；
蜗杆，设于所述旋转轴的轴向另一端侧；
壳体，收容所述蜗杆；
第一轴承安装部和第二轴承安装部，设于所述壳体；
第一轴承，设于所述旋转轴的比所述蜗杆更靠轴向一端侧的位置，并设于所述第一轴承安装部；以及
第二轴承，设于所述旋转轴的比所述蜗杆更靠轴向另一端侧的位置，并设于所述第二轴承安装部，
所述旋转轴只通过所述第一轴承以及所述第二轴承而被旋转自如地支撑，并以所述第一轴承的位置为基准，至所述第二轴承为止的轴向长度比至所述转子为止的轴向长度长。
2.根据权利要求1所述的无刷雨刮电机，其中，
所述第一轴承为具有外环、内环和钢球的球轴承，所述外环固定于所述第一轴承安装部，所述内环固定于所述旋转轴。
3.根据权利要求1所述的无刷雨刮电机，其中，
所述第二轴承的外径尺寸设定为小于所述第一轴承安装部的贯通孔的内径尺寸，在组装所述无刷雨刮电机时，所述第二轴承通过所述第一轴承安装部。
4.根据权利要求1所述的无刷雨刮电机，其中，
在所述第二轴承与所述第二轴承安装部之间和所述第二轴承与所述旋转轴之间中的至少任一方形成有允许所述旋转轴向径向移动的间隙。
5.根据权利要求1所述的无刷雨刮电机，其中，
在所述壳体上设有用于将所述第一轴承保持在所述壳体的规定位置的保持结构。
6.根据权利要求1所述的无刷雨刮电机，其中，
在所述旋转轴的所述第一轴承与所述第二轴承之间设有用于检测所述旋转轴的旋转状态的传感器部件。
7.根据权利要求6所述的无刷雨刮电机，其中，
在所述壳体上设有控制所述转子和所述旋转轴中的至少任一方的旋转的控制基板，
在所述控制基板上设有与所述传感器部件相对并用于检测所述旋转轴的旋转状态的检测部件。
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